کامپیوتر ما چگونه کار مکیند؟
مقدمه
کامپیوترهای شخصی امروزه بخش جداییناپذیر زندگی ما شدهاند. از ارسال یک ایمیل ساده تا اجرای بازیهای سه بعدی پیچیده، این دستگاهها کارهای شگفتانگیزی انجام میدهند. اما آیا تا به حال فکر کردهاید که وقتی روی یک آیکون کلیک میکنید، دقیقا چه اتفاقی درون این جعبههای فلزی و پلاستیکی میافتد؟
درک کارکرد داخلی کامپیوتر، دیگر فقط مختص مهندسان نیست؛ این دانش به شما کمک میکند تا از این ابزار قدرتمند، استفاده بهتری ببرید. در این مقاله، ما سفری جذاب را آغاز میکنیم تا معماری یک کامپیوتر شخصی مبتنی بر ویندوز را از سطح سختافزار تا نرمافزار، به زبانی ساده و صمیمی تشریح کنیم. کامپیوترها، فارغ از پیچیدگیهای ظاهری، بر اساس یک مدل بسیار ساده کار میکنند که میتوان آن را مدل انسان-ماشین نامید:
- ورودی
- پردازش
- خروجی
دریافت دادهها از محیط (کیبورد، ماوس، لمس).
انجام محاسبات و منطق بر روی دادهها.
نمایش نتایج پردازش به کاربر (مانیتور، پرینتر، بلندگو).
این فرآیند سهگانه، قلب تپنده هر سیستم عاملی، بهویژه ویندوز، است.
سخت افزار
سختافزار، بخش فیزیکی و قابل لمس کامپیوتر است؛ قطعاتی که وظیفه انجام محاسبات را بر عهده دارند.
واحد پردازش مرکزی :مغز و موتور محاسبات (CPU )
CPU واحد پردازش مرکزی یا(central Processing Unit)، قلب و مغز کامپیوتر است. هر تفسیر و اجرا شود.CPU دستوری که صادر میکنید، در نهایت باید توسط
RAM(Random Access Memory)رم
این نوع حافظه ی اصلی از جنس نیمه هادی است و از چند IC کنار هم تشکیل شده.شیوه ی کارکرد این حافظه بر همان اسا خانه های حافظه است که پیش از این توضیح دادم.داده های موجود در RAM، قابل پاک شدن و جایگزینی هستند.این داده ها به صورت موقت در RAM نگهداری می شوند و با قطع برق پاک میشوند.هر برنامه جهت اجرا ابتدا در RAM قرار میگیرد.
از RAM در 4 مورد زیر استفاده میشود:
داده ها تا زمانی که مورد پردازش قرار بگیرند در بخشی از حافظه به نام بخش ورودی حافظه نگهداری می شوند( ISA یا Input Storage Area)
بخشی به نام کارگاه حافظه مانند یک صفحه ی یادداشت، جهت نگهداری نتایج حاصل از پردازش مورد استفاده قرار میگیرد(WSA یا Working Storage Area)
بخشی از حافظه، نتایج نهایی را تا هنگام خروج آنها در خود ذخیره میکند.به این بخش، بخش خروجی حافظه میگیم(OSA یا Output Storage Area)
بخش دیگر حافظه،به عنوان بخش نگهداری برنامه مورد استفاده قرار میگیرد.هر برنامه ای که در حال اجرا ست، دستورالعمل های خودش رو در این بخش نگهداری میکنه.(PSA یا Program Storage Area).
ROM(Read Only Memory) رام
این حافظه نیز از جنس نیمه هادی است و به شکل IC درون حافطه قرار دارد.این حافظه که معمولا توسط شرکتهای سازنده ی کامپیوتر پر میشود، حاوی یکسری اطلاعات، جهت راه اندازی اولیه سیستم می باشد.
از مهمترین تفاوتهای RAM و ROM به موارد زیر میتونیم اشاره کنیم:
RAM قابل جایگزینی و نوشتن است اما ROM چنین نیست
اطلاعات RAM به صورت موقت است، اما اطلاعات ROM دائمی است.
حافظه دائمی
این بخش جایی است که دادهها، سیستم عامل، برنامهها و فایلهای شخصی شماعکسها، اسناد به صورت دائمی ذخیره میشوند.
HDD
درایوهای قدیمیتر که از صفحات مغناطیسی چرخان برای ذخیرهسازی استفاده میکنند.
SSD
فناوری جدید تراز تراشه های حافظه فلش شبیه به حاقظه موبایل استفاده میکند. SSDها به مراتط سریع تر هستندو دلیل اصلی ازافزایش چشمگیر سرعت بوت شدن و باز شدن برنامه ها در سیستم های جدیداستفاده از ،SSDاست
مادربرد
ادربرد ضروریترین و بزرگترین جزء در کامپیوتر است که قسمتهای مختلف کامپیوتر را به هم متصل میکند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و به همدیگر داده انتقال دهند. حال سؤالی که شاید پیش بیاید این است که چه قطعاتی را بههم متصل میکند؟ این قطعات شامل اجزای داخلی کامپیوتر مانند پردازنده (CPU)، حافظه اصلی و جانبی و همچنین قطعات جانبی مانند مودم، بلندگو، مانیتور و کارت گرافیک است. مادربرد (Motherboard) که به آن Mainboard نیز گفته میشود، نقش ستون فقرات در کامپیوتر را دارد و در صورت نبود آن، قادر به راهاندازی کامپیوتر نخواهیم بود. مادربردها فقط مخصوص کامپیوترها طراحی نشدند؛ بلکه در انواع و اندازههای مختلفی طراحی شدند؛ چون وجود آنها در تلفن همراه، ساعت، کرونومتر و خیلی از موارد دیگر نیز ضروری است.
جمع بندی
کامپیوتر یکی از پیچیدهترین ماشینآلاتی است که تا کنون توسط انسان ساخته شده است و برای درک همه چیز در مورد یک کامپیوتر زمان بیشتری نسبت به یک فرد معمولی صرف میشود اما فارغ از درک اینکه کامپیوتر چگونه کار می کند، دانستن اینکه یک کامپیوتر قادر به انجام چه کاری است از درجه اهمیت بالاتری برخوردار است. یک رایانه میتواند دنیای جدیدی از اکتشافات را برای همه از یک کودک خردسال گرفته تا یک فرد بزرگسال و بازنشسته بگشاید.